Question

8．利用硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫可以制取氮肥硫酸銨．某探究小組設(shè)計實驗對制得硫酸銨的品質(zhì)進(jìn)行鑒定．
【查閱資料】硫酸銨化肥品質(zhì)的束腰指標(biāo)如表：

指標(biāo) 項目	優(yōu)等品	一等品	合格品
外觀	白色結(jié)晶，無可見機(jī)械雜質(zhì)	無可見機(jī)械雜質(zhì)
氮（N）含量	≥21.0%	≥21.0%	≥20.5%

【觀察外觀】該硫酸銨化肥無可見機(jī)械雜質(zhì)．
實驗一：氣體法測定含氮量．（實驗裝置如圖1所示）
（1）燒瓶內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；燒杯中盛放的試劑最好是稀硫酸（填“濃硫酸”、“稀硫酸”或“水”）
（2）甲同認(rèn)為根據(jù)此實驗測得的數(shù)據(jù)，計算硫酸銨化肥的含氮量可能偏高，因為實驗裝置中存在一個明顯缺陷是：A、B裝置間缺一個干燥裝置．針對甲同學(xué)指出的缺陷，他們改進(jìn)了實驗裝置，重新進(jìn)行實驗，準(zhǔn)確測得氫氣的質(zhì)量．
實驗二：甲醛法測定含氮量．
已知：①甲醛結(jié)構(gòu)簡式為HCHO，在空氣中易被氧化成甲酸，甲酸酸性比乙醛強(qiáng)．
②甲醛法的反應(yīng)原理為：4NH₄⁺+6HCHO→4H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄生成的酸再用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，從而測定氮的含量．
（1）實驗步驟：稱取固體（NH₄）₂SO₄樣品0.600g于燒杯中，加入約30mL蒸餾水溶解，最終配成100mL溶液，用②（填圖2中儀器編號）滴定管準(zhǔn)確取出20.00mL的溶液與錐形瓶中，加入18%中性甲醛溶液5mL，放置5min后，加入1～2滴指示劑（已知滴定終點的pH約為8.8），用濃度為0.1000mol•L^-1 NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，讀數(shù)如表：

滴定次數(shù)	滴定前讀數(shù)/mL	滴定后讀數(shù)/mL
1	1.20	18.91
2	0.00	18.60
3	1.10	18.79

（2）探究結(jié)論，該化肥是（填“是”或“不是”）一等品．
（3）若滴定前待測也加甲醛后露置空氣時間過長，則所測定的含氮量比實際值偏大（填“偏大”“偏小”或“無影響”）．
實驗三：測定碳酸氫銨中的含氮量
碳酸氫銨也是常用的氮肥，如果測定其含氮量，應(yīng)選擇的方法是氣體法（填“氣體法”或“甲醛法”），不選擇另一種方法的理由是甲醛法用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時，溶液中HCO₃^-中的H⁺也會和氫氧化鈉中和．

Answer 1

分析 實驗一：（1）銨根離子與堿反應(yīng)生成氨氣和水，氨氣是堿性氣體，需酸吸收；
（2）制取氨氣為固體和液體反應(yīng)，所以制取的氣體中含有水蒸氣應(yīng)除去；
實驗二：
（1）固體（NH₄）₂SO₄樣品溶于水溶液中銨根離子水解顯酸性，應(yīng)在酸式滴定管中量取；
（2）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)計算0.600g樣品中硫酸銨的質(zhì)量計算含氮量判斷級別，氫氧化鈉溶于滴定所消耗的體積應(yīng)取1，3，2組實驗測定結(jié)果誤差太大舍去，依據(jù)1，3計算體積消耗的平均值，甲醛法的反應(yīng)原理為：4NH₄⁺+6HCHO→4H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄生成的酸再用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，從而測定氮的含量；
（3）若滴定前待測也加甲醛露置空氣時間過長在空氣中易被氧化成甲酸，消耗的氫氧化鈉量會增大；
實驗三：
碳酸氫鈉和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水．

解答 解：實驗一：
（1）硫酸銨和氫氧化鈉反應(yīng)生成硫酸鈉、水和氨氣，反應(yīng)方程式為：（NH₄）₂SO₄+2NaOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O，離子反應(yīng)為NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，燒杯中盛放的試劑是用來吸收氨氣的，所以用稀硫酸，
故答案為：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；稀硫酸；
（2）制取氨氣為氫氧化鈉溶液與硫酸銨固體反應(yīng)，所以生成的氨氣中含有水蒸氣，隨氨氣一同進(jìn)入B裝置中，影響氨氣的質(zhì)量，影響含氮量的測定，所以需增加一個干燥裝置；
故答案為：A、B裝置間缺一個干燥裝置；
實驗二：
（1）固體（NH₄）₂SO₄樣品溶于水溶液中銨根離子水解顯酸性，應(yīng)在酸式滴定管中量取，圖中選擇儀器②，故答案為：②；
（2）氫氧化鈉溶于滴定所消耗的體積應(yīng)取1，3組數(shù)據(jù)，2組實驗測定結(jié)果誤差太大舍去，依據(jù)1，3計算體積消耗的平均值=$\frac{18.91-1.2+18.79-1.1}{2}$=17.7ml，甲醛法的反應(yīng)原理為：4NH₄⁺+6HCHO→4H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄生成的酸再用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定：
4NH₄⁺～2（NH₄）₂SO₄～4H⁺～4NaOH
4                        4
n                      0.02L×0.1000mol•L^-1
n=0.002mol
100ml溶液中含有銨根離子物質(zhì)的量=0.002mol×$\frac{100}{20}$=0.01mol
依據(jù)圖表數(shù)據(jù)計算0.600g樣品中硫酸銨的質(zhì)量計算含氮量=$\frac{0.01mol×14g/mol}{0.60g}$×100%=23.3%≥21.0%，屬于一等品；
故答案為：是；
（3）若滴定前待測也加甲醛后露置空氣時間過長，甲醛露置空氣時間過長在空氣中易被氧化成甲酸，消耗的氫氧化鈉量會增大，測定含氮量偏大；
故答案為：偏大；
實驗三：甲醛法中，需要用氫氧化鈉滴定，因為氫氧化鈉和碳酸氫根離子反應(yīng)生成氫氧化鈉反應(yīng)，所以會導(dǎo)致測量結(jié)果偏大，所以測定其含氮量，應(yīng)選擇的方法是氣體法；
故答案為：氣體法；甲醛法用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時，溶液中HCO₃^-中的H⁺也會和氫氧化鈉中和．

點評 本題考查了物質(zhì)含量的測定，明確實驗原理是解本題關(guān)鍵，根據(jù)物質(zhì)間的反應(yīng)結(jié)合實驗操作進(jìn)行解答，此種類型的題閱讀量較大，同時考查書寫獲取信息、加工信息的能力，注意取用的溶液為配制溶液的五分之一，不是全部溶液，為易錯點，題目難度中等．